1-ma’ruza. Yarim oʻtkazgichli xotira qurilmalari reja

1-MA’RUZA. YARIM OʻTKAZGICHLI
XOTIRA QURILMALARI


REJA:

1. 
   Yarim oʻtkazgichli xotira qurilmalari haqida umumiy ma’lumot;
   
2. 
   Manzilli xotira qurilmalarining strukturasi;
   
3. 
   Xotira qurilmalarini xotirasini oshirish.
   

Zamonaviy elektronika qurilmalari yarim oʻtkazgichli materiallardan tayyorlanadi. Yarim oʻtkazichlar kristall, amorf va suyuq boʻladi. Yarim oʻtkazgichli texnikada asosan kristall yarim oʻtkazgichlar (10¹⁰ asosiy modda tarkibida bir atomdan ortiq boʻlmagan kiritma monokristallari) qoʻllaniladi. Odatda yarim oʻtkazgichlarga solishtirma elektr oʻtkazuvchanligi σ metallar va dielektriklar oraligʻida boʻlgan yarim oʻtkazgichlar kiradi (ularning nomi ham shundan kelib chiqadi). Xona temperaturasida ularning solishtirma elektr oʻtkazuvchanligi 10^-8dan 10⁵gacha Sm/m (metrga Simens)ni tashkil etadi. Metallarda σ=10⁶-10⁸ Sm/m, dielektriklarda esa σ=10^-8-10^-13 Sm/m. Yarim oʻtkazgichlarning asosiy xususiyati shundaki, temperatura ortgan sari ularning solishtirma elektr oʻtkazuchanligi ham ortib boradi, metallarda esa kamayadi. Yarim oʻtkazgichlarning elektr oʻtkazuvchanligi yorugʻlik bilan nurlantirish va hatto juda kichik kiritma miqdoriga bogʻliq. Yarim oʻtkazgichlarning xossalari qattiq jism zona nazariyasi bilan tushuntiriladi.
Har bir qattiq jism koʻp sonli bir-biri bilan kuchli oʻzaro taʻsirlashayotgan atomlardan tarkib topgan. Shu sababli bir boʻlak qattiq jism tarkibidagi atomlar majmuasi yagona tuzilma deb qaraladi. Qattiq jismda atomlar bogʻliqligi atomning tashqi qobigʻidagi elektronlarni juft boʻlib birlashishlari (valent elektronlar) natijasida yuzaga keladi. Bunday bogʻlanish kovalent bogʻlanish deb ataladi.
Atomdagi biror elektron kabi valent elektron energiyasi W ham diskret yoki kvantlangan boʻladi, yaʻni elektron energetik sath deb ataluvchi biror ruxsat etilgan energiya qiymatiga ega boʻladi. Energetik sathlar elektronlar uchun taʻqiqlangan energiyalar bilan ajratilgan. Ular taʻqiqlangan zonalar deb ataladi. Qattiq jismlarda qoʻshni elektronlar bir-biriga juda yaqin joylashganligi uchun, energetik sathlarni siljishi va ajralishiga olib keladi va natijada ruxsat etilgan energetik zonalar yuzaga keladi. Energetik zonada ruxsat etilgan sathlar soni kristaldagi atomlar soniga teng boʻladi. Ruxsat etilgan zonalar kengligi odatda bir necha elektron – voltga teng (elektron – volt – bu 1V ga teng boʻlgan potensiallar farqini yengib oʻtgan elektronning olgan energiyasi). Ruxsat etilgan zonadagi minimal energiya sathi tubi (Wc), maksimal energiya esa shipi (Wv) deb ataladi.
1.1-rasmda yarim oʻtkazgichning zona diagrammasi keltirilgan. Taʻqiqlangan zona kengligi ΔWt yarim oʻtkazgichning asosiy parametri boʻlib hisoblanadi.
Elektronikada keng qoʻllaniladigan yarim oʻtkazgichlarning taʻqiqlangan zona kengliklari ΔWt (eV) quyidagiga teng: germaniy uchun – 0,67, kremniy uchun – 1,12 va galliy arsenidi uchun -1,38.
Dielektriklarda taʻqiqlangan zona kengligi ΔWt≥2 eV, metallarda esa ruxsat etilgan zonalar bir – biriga kirib ketgan boʻladi, yaʻni mavjud emas.
Yuqoridagi ruxsat etilgan zona oʻtkazuvchanlik zonasi deb ataladi, yaʻni mos energiyaga ega boʻlgan elektronlar, tashqi elektr maydoni taʻsirida yarim oʻtkazgich hajmida harakatlanishlari mumkin, bunda ular elektr oʻtkazuvchanlik yuzaga keltiradilar. Oʻtkazuvchanlik zonasidagi biror energiyaga mos keladigan elektronlar oʻtkazuvchanlik elektronlari yoki erkin zaryad tashuvchilar deb ataladilar. Quyidagi ruxsat etilgan zona valent zona deb ataladi.

1.1-rasm. Yarim oʻtkazgichning zona diagrammasi keltirilgan.

Absolyut nol temperaturada (0 K) yarim oʻtkazgichning valent zonasidagi barcha sathlar elektronlar bilan toʻlgan, oʻtkazuvchanlik zonasidagi sathlar esa elektronlardan xoli boʻladi.

Manzilli xotira qurilmalarining strukturasi. Ketma ket kirishga ega boʻlgan xotira qurilmalarining strukturasi.
Xotira qurilmalari (XQ) ikkilik sonlar koʻrinishida ifodalangan maʻlumotni saqlash uchun moʻljallangan boʻladi. Bunday maʻlumot XQ kiritiladi (yoziladi) va zarur paytda undan tanlanadi (oʻqiladi).
Xotira qurilmasi – electron raqamli hisoblash mashinalarning asosiy funksional birikmalaridan biri boʻlib, unda ular ustida maʻlum amallar bajarilishi lozim boʻlgan sonlar va ushbu amallar xarakterini aniqlovchi buyruq kodlari saqlanadi.
Boshida faqatgina elektron raqamli hisoblash mashinalarida ishlatuvchi xotira qurilmalari endi avtomatikada, radolokatsiyada, televidenieda, aloqa qurilmalarida, oʻlchov texnikasida, maishiy elektron asboblarida keng qoʻllaniladi. Misol uchun, xotira qurilmalari radiopriyomniklarning dasturiy boshqaruv sistemalarida ishlatiladi. Bunda XQ ga buyuruqlar kodi (priyomnikning yoqilishi, uning boshqa stantsiyalarga sozlanishni, magnitafon ulanishi va boshqalar), shuningdek ushbu komandalar ijro etilishi boʻlgan vaqt kodlari kiritiladi. Joriy vaqt (sistemaga electron soat kiradi) XQ kiritilgani bilan mos tushsa, ushbu buyruq bajariladigan chiqishlaridan birida signal paydo boʻladi.
Bu paragrafda ixtiyoriy tanlovli XQ tariflanib, ular uchun ixtiyoriy elementlar maʻlumotlarning yozilishi va oʻqilishi ixtiyoriy vaqt momentlarida amalga oshirilishi mumkin. XQ da ketma-ket murojaat bilan maʻlumot aniq bir ketma-ketlikda tanlanadi. (Tashqi xotira qurilmasi elkektron raqamli hisoblash mashinasi EKHM).
Xotira qurilmasi, xotira massivdan va electron qobiqdan iborat boʻladi. Xotira massivi (toʻplovchi) xotira elementlariga (XE) ega boʻlib, ularning har biri 1 bit maʻlumotni saqlab, mantiqiy 1 yoki mantiqiy 0 holatini qabul qiladi.
Xotira elementida yozilgan ikkilik soʻzining bir razryadi saqlanib, barcha n - razryadli soʻz xotira yacheykasining tarkibiy qismi boʻlgan n ta xotira elementlarida yoziladi. Unga toʻplagichdagi bu yacheyka holatini belgilovchi aniq manzil mos keladi. Soʻzning yozilishi va oʻqilishi (XQ murojaat), yacheyka holatini belgilovchi manzil boʻyicha amalga oshiriladi. Xotira elementlari ikkita turgʻun holatga ega boʻlishi lozim. Bunday elementlar safiga toʻgʻriburchakli gisterezis sirtmoqli ferromagnit asoslar (magnit XQ) va triggerlar (yaʻni oʻzgarishga ega boʻlgan XQ) kiradi.
Elektron qobiq xususan, manzil deshifratorlaridan va yozilish bilan oʻqilish kuchaytirilgichlardan tarkib topgan boʻladi. Deshifrator kirishlariga kelib tushuvchi manzil kodi, uning chiqishlaridan birini taʻsirlantiradi, bu bilan aniq bir XEga soʻz yozilishiga yoki ulardan birining oʻqilishiga ruxsat beradi.
Xotira qurilmasining (XQ) koʻpgina parametrlaridan, informatsion sigʻim va tezkorligiga alohida toʻxtalib oʻtamiz.